文 | 脑洞君

编辑 | 脑洞君

«—【·前言·】—»

我国风电产业连续十二年位居世界第一。

看到连绵的风力发电机，你是否会有这样的疑问，这些三个叶片，转的慢悠悠的风车，真的可以发电吗？

风力发电机原理

其实风力发电机的原理并不复杂，正好和我们家里的电风扇原理相反，是将风的动能转化为机械能，然后再将其转化为电能。

为什么都是三个叶片？

那为啥风力发电机都是三个叶片，为什么不是四个叶片或者两个叶片呢？

首先从效率方面来说，根据贝茨极限理论，流体机械在理论上最多只能捕获，流过一个截面的气流所携带的约59.3%的动能。也就是说这样一个大风车最多能转化59.3%的风能。

而专家经过专业计算后发现，在同样的风力下，三叶片风车相比双叶片风车对风能利用率能提升3%。而四叶片风车相比三叶片风车，对风能利用率的提升就十分有限了，只有0.5%。

对于风车叶片数量的选择，不单要看效率，还要看成本。

一个风车叶片的运输、安装、维护总费用高达上百万，如果仅仅只为了增加0.5%的效率，多安装一个叶片着实不太划算。

而对于双叶片风车，虽然大幅度节省了成本，但双叶片风车的风能利用率不如三叶片风车。为了提高风能利用率，双叶片风车的叶片就必须要比三叶片风车做的更长，风车的转子转速也要比三叶片风车高。

这不仅会造成极大的噪音还会产生巨大的离心力破坏风力发电机结构的稳定性，加大风车损耗，降低风车使用寿命。

所以，三叶片是目前风力发电机最合适的选择。

叶片速度接近复兴号高铁？

我们平时可能感觉风力发电机转的慢悠悠的，但其实不然。

2兆瓦风力机组

我们用比较常见的2兆瓦风力机组举个例子，它的叶片长度是50米，所以风车叶尖划过的圆的周长是314米。它的额定功率每分钟转15圈，也就是每分钟风车叶尖就会划过4710米。

简单算一下我们就可以发现，它的叶尖速度竟然达到了78m/s，相当于280.8km/h，这个速度已经接近复兴号高铁了。

风车转的越快越好？

然而由于离心力的原因，风车叶片转动的速度并不是越快越好。当风力达到一定的强度时，风力发电机就会对叶片进行限速，使其最快不超过每分钟30转。

可别小看这每分钟30转，每个风力发电机的内部都装有一台增速机。它能将风车叶片转速扩大50倍左右。

也就是说，风力发电机外面的叶片每分钟转30转，其内部的发电机齿轮每分钟就能转1500转，进而将强大的机械能转化为大量的电能。

«—【·后记·】—»

苏轼曾说，惟江上之清风，与山间之明月，取之无禁，用之不竭，是造物者之无尽藏也。

风电与光伏经过20多年的发展，如今总发电量已占到全国用电量的13.8%。作为新能源体系的重要一环，风电与光伏今后将会迎来更好的发展。

参考资料：

去年风电光伏发电量首次突破1万亿千瓦时 同比增长21%，占全社会用电量的13.8%——人民日报

大国重器｜揭秘中国首个山谷风力发电场：每个叶片价值百万，由“布”和“木”手工打造——红星新闻

风电叶片速度竟然接近复兴号高铁？为啥都是三个叶片？——绿芯频道

风力发电机为什么只有三个叶片（风能转换效率）——拾光旅行摄